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WO2000056365A1 - Utilisation de trehalose pour stabiliser un vaccin liquide - Google Patents

Utilisation de trehalose pour stabiliser un vaccin liquide Download PDF

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WO2000056365A1
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trehalose
polysaccharide
vaccine composition
vaccine
carrier protein
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Sandrine Lentsch Graf
Jean-René Cartier
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Aventis Pasteur
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    • A61K2039/6037—Bacterial toxins, e.g. diphteria toxoid [DT], tetanus toxoid [TT]

Definitions

  • the invention relates to the field of vaccines. More particularly, the invention relates to liquid vaccine compositions comprising, among their antigens, at least one polysaccharide linked to a carrier protein.
  • compositions intended for vaccination against infections caused by the bacterium Haemophilus influenzae type b which comprise, as vaccine antigen, the capsular polysaccharide of the bacterium or Polyribosylribitol Phosphate (PRP) coupled with the tetanus toxoid T.
  • PRP Polyribosylribitol Phosphate
  • the invention provides a liquid vaccine composition comprising at least one antigen consisting of a polysaccharide linked to a carrier protein, characterized in that it also comprises trehalose.
  • a vaccine composition which, although liquid, retains its immunogenic nature over time, even when it is stored at room temperature.
  • the present invention also relates to a method for stabilizing a liquid vaccine composition comprising at least one antigen constituted by a polysaccharide linked to a carrier protein, characterized in that it consists in adding trehalose to the vaccine composition.
  • the process according to the invention has the advantage of being simple and rapid, which makes it a process of choice for an industrialist.
  • the vaccine composition according to the invention can be a monovalent composition, that is to say that it is intended for protection against a single disease, or plurivalent, that is to say that it is intended to protect the individual to whom it was administered, against several diseases.
  • at least one of the vaccine valencies is represented by a polysaccharide antigen linked to a carrier protein.
  • the polysaccharide antigens capable of entering into the composition of a vaccine and of being stabilized according to the invention mention may be made of the polysaccharides present in the capsules of bacteria, the polysaccharides present in the walls of Gram negative bacteria or else the polysaccharides present in the walls of fungi.
  • Pseudomonas for example P. aeruginosa
  • Staphylococcus for example S. pneumoniae
  • Streptococcus for example S. pneumoniae
  • Klebsiella for example K. pneumonia
  • Salmonella for example S typhi and S. paratyphi
  • Escherichia coli Neisseria (for example N. meningitidis), Shigella (for example S. dysenteria, somnei or flexneri), Haemophilus (for example H. influenzae type b), Moraxella, Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Candida, Cryptococcus neoformans and Hansenula.
  • the present invention has shown all its interest for vaccine compositions comprising the capsular polysaccharide of Haemophilus influenzae type b or Polyribosylribitol Phosphate.
  • the polysaccharides generally used as vaccine antigens generally have the characteristic of being T-independent, that is to say in particular that the memory of the immune system with respect to such antigens is weak and that these polysaccharides do not are generally not immunogenic in young children.
  • T-dependent it is usual to associate them with carrier proteins (by protein, within the meaning of the present invention, peptides or polypeptides are also included) in order to obtain a polysaccharide-carrier protein conjugate.
  • These proteins are in particular those usually used in the field of vaccines: diphtheria toxoid, tetanus toxoid, CRM 197 non-toxic mutant form of diphtheria toxoid, external membrane protein type 1 (OMP1) of Neisseria meningitidis, as well as any native or synthetic peptide or polypeptide capable of performing the same function, for example the peptides described in patent application WO98 / 31393.
  • the binding of the polysaccharide to the carrier protein can vary depending on the polysaccharide and the protein used. It is generally a covalent bond, which can involve a spacer arm.
  • the antigen obtained which is generally called conjugate, is an antigen in which the polysaccharide is linked to the carrier protein by a single chemical function (sun-type conjugates or neoglycoconjugates) or by several functions (rake or ball type conjugates).
  • the vaccine composition according to the invention can be plurivalent, it is possible to add to the antigen constituted by the polysaccharide-carrier protein conjugate one or more other valences also constituted by a polysaccharide-carrier protein conjugate, or by any other antigen of different type.
  • the other valencies likely to enter into the vaccine composition according to the invention there may be mentioned in particular: whooping cough, polio, diphtheria, tetanus, hepatitis (A, B, C ...), chickenpox , mumps, measles, Dengue fever, Japanese encephalitis, yellow fever, rubella, flu, meningitis, pneumonia, ... etc.
  • the vaccine composition according to the invention can also comprise all the components usually present in a vaccine: buffer or physiological serum, preservative, as well as one or more adjuvants.
  • this vaccine composition further comprises trehalose in an amount sufficient to allow maintenance over time of the immunogenicity of the antigen constituted by the polysaccharide conjugate.
  • Trehalose or ⁇ -D-glucopyranosyl ⁇ -D-glucopyranoside is a disaccharide known for its protective action of proteins when they are subjected to high temperatures, in particular during drying or lyophilization operations. According to the teaching of document US 4,891,319, its action protective could be explained by a substitution of the molecules of water by molecules of trehalose, the 2 compounds comprising OH functions.
  • Trehalose is also known in the prior art as a cell protector.
  • the trehalose suitable for the purposes of the invention must be a pharmaceutical grade trehalose, without it however being necessary for it to have an absolute degree of purity.
  • Trehalose supplied by SIGMA under the reference T9531 is perfectly suitable.
  • trehalose can be carried out at the start of the manufacturing process; it can also be added to the formulation at the end of the process, alone or as a mixture with the other excipients.
  • mice There are 5 batches of 8 female OF 1 mice, weighing 22 to 24 grams. The mice are divided into batches of 8. Each batch is used to test one of the vaccine compositions A, B, or C obtained according to example 1, a vaccine composition serving as a negative control (comprising only unconjugated PRP) as well as a vaccine composition serving as a positive control which consists of the Act-Hib TM vaccine sold by the company PASTEUR MERIEUX Sérums et Vaccins.
  • Each mouse is administered, subcutaneously, 0.5 ml of the vaccine composition to be tested corresponding to 2.5 ⁇ g of polysaccharide.
  • Each mouse receives an injection on D0 and a booster injection on D14.
  • the serum of each mouse is taken on D0, D14 and D21.
  • compositions stored at 37 ° C. have shown that a composition according to the invention, comprising 5% of trehalose, retains its immunogenic character even after 3 months of storage.

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Abstract

L'invention concerne une composition vaccinale liquide comprenant au moins un antigène constitué par un polysaccharide lié à une protéine porteuse, ainsi que du tréhalose. L'invention concerne également un procédé de stabilisation d'une composition vaccinale liquide selon lequel on ajoute à la composition vaccinale du tréhalose.

Description

UTILISATION DE TREHALOSE POUR STABILISER UN VACCIN LIQUIDE
L'invention est relative au domaine des vaccins. Plus particulièrement, l'invention concerne les compositions vaccinales liquides comprenant, parmi leurs antigènes, au moins un polysaccharide lié à une protéine porteuse.
On connaît, dans l'art antérieur, de telles compositions vaccinales, dont certains antigènes, pour être immunogènes, doivent être liés à des protéines porteuses. C'est notamment le cas des compositions destinées à la vaccination contre les infections provoquées par la bactérie Haemophilus influenzae de type b, qui comprennent, à titre d'antigène vaccinal, le polysaccharide capsulaire de la bactérie ou Polyribosylribitol Phosphate (PRP) couplé à l'anatoxine tétanique T. De telles compositions vaccinales ont tendance à perdre de leur immunogénicité, et donc de leur efficacité au cours du temps. Pour pallier cet inconvénient, la solution généralement proposée dans l'art antérieur est la lyophilisation. Cette solution, satisfaisante d'un point de vue du résultat obtenu en matière de conservation de l'immunogénicité, présente cependant l'inconvénient d'alourdir le procédé de fabrication, et donc d'en accroître le coût. En outre, au moment de l'administration du vaccin, il est nécessaire d'effectuer une opération supplémentaire de reprise du lyophilisât par un liquide stérile, ce qui d'une part représente une contrainte supplémentaire pour le praticien et d'autre part, comporte, comme toute manipulation, le risque d'être mal effectuée. Il est donc souhaitable de trouver une autre solution au problème de la perte d'immunogénicité au cours du temps des antigènes polysaccharidiques liés à une protéine porteuse lorsqu'ils sont présents dans une composition vaccinale liquide.
A cette fin, l'invention propose une composition vaccinale liquide comprenant au moins un antigène constitué par un polysaccharide lié à une protéine porteuse, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre du tréhalose.
Ainsi, on obtient une composition vaccinale qui, bien que liquide, conserve son caractère immunogène au cours du temps, même lorsqu'elle est conservée à température ambiante.
La présente invention a également pour objet un procédé de stabilisation d'une composition vaccinale liquide comprenant au moins un antigène constitué par un polysaccharide lié à une protéine porteuse, caractérisée en ce qu'il consiste à ajouter à la composition vaccinale du tréhalose. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'être simple et rapide, ce qui en fait un procédé de choix pour un industriel.
De nombreux autres avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit.
La composition vaccinale selon l'invention peut être une composition monovalente, c'est-à-dire qu'elle est destinée à la protection contre une seule maladie, ou plurivalente, c'est-à-dire qu'elle est destinée à protéger l'individu à qui elle a été administrée, contre plusieurs maladies. Dans tous les cas, au moins une des valences vaccinales est représentée par un antigène polysaccharidique lié à une protéine porteuse. Parmi les antigènes polysaccharidiques susceptibles d'entrer dans la composition d'un vaccin et d'être stabilisés selon l'invention, on peut citer les polysaccharides présents dans les capsules de bactéries, les polysaccharides présents dans les parois de bactéries Gram négatif ou encore les polysaccharides présents dans les parois de champignons. Ainsi, il est possible d'utiliser les polysaccharides rencontrés dans les microorganismes suivants : Pseudomonas (par exemple P. aeruginosa), Staphylococcus, Streptococcus (par exemple S. pneumoniae), Klebsiella (par exemple K. pneumonia), Salmonella (par exemple S. typhi et S. paratyphi), Escherichia coli, Neisseria (par exemple N. meningitidis), Shigella (par exemple S. dysenteria, somnei ou flexneri), Haemophilus (par exemple H. influenzae de type b), Moraxella, Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis, Candida, Cryptococcus neoformans ainsi que Hansenula.
La présente invention a montré tout son intérêt pour des compositions vaccinales comprenant le polysaccharide capsulaire de Haemophilus influenzae type b ou Polyribosylribitol Phosphate.
Les polysaccharides utilisés généralement en tant qu'antigènes vaccinaux présentent généralement la caractéristique d'être T-indépendants, c'est-à-dire notamment que la mémoire du système immunitaire vis-à-vis de tels antigènes est faible et que ces polysacharides ne sont généralement pas immunogènes chez les jeunes enfants. Afin de les rendre T-dépendants, il est usuel de les associer à des protéines porteuses (par protéine, au sens de la présente invention, on inclut également les peptides ou polypeptides) afin d'obtenir un conjugué polysaccharide-protéine porteuse. Ces protéines sont notamment celles utilisées habituellement dans le domaine des vaccins : anatoxine diphtérique, anatoxine tétanique, forme mutante non-toxique CRM197 de l'anatoxine diphtérique, protéine de membrane externe de type 1 (OMP1) de Neisseria meningitidis, ainsi que tout peptide ou polypeptide natif ou de synthèse susceptible de remplir la même fonction, par exemple les peptides décrits dans la demande de brevet WO98/31393.
La liaison du polysaccharide à la protéine porteuse peut varier selon le polysacharide et la protéine utilisée. Il s'agit généralement de liaison covalente, pouvant faire intervenir un bras espaceur. Selon le mode de liaison mis en œuvre, l'antigène obtenu que l'on appelle généralement conjugué, est un antigène dans lequel le polysaccharide est lié à la protéine porteuse par une seule fonction chimique (conjugués de type soleil ou néoglycoconjugués) ou par plusieurs fonctions (conjugués de type râteau ou pelote).
La composition vaccinale selon l'invention pouvant être plurivalente, il est possible d'ajouter à l'antigène constitué par le conjugué polysaccharide-protéine porteuse une ou plusieurs autres valences constituées également par un conjugué polysaccharide-protéine porteuse, ou par tout autre antigène de type différent. Parmi les autres valences susceptibles d'entrer dans la composition vaccinale selon l'invention, on peut citer notamment : la coqueluche, la polio, la diphtérie, le tétanos, l'hépatite (A,B,C...), la varicelle, les oreillons, la rougeole, la Dengue, l'encéphalite japonaise, la fièvre jaune, la rubéole, la grippe, la méningite, les pneumonies, ...etc.
La composition vaccinale selon l'invention peut comprendre en outre tous les composants présents habituellement dans un vaccin : tampon ou sérum physiologique, conservateur, ainsi qu'un ou plusieurs adjuvants.
Selon une caractéristique de l'invention, cette composition vaccinale comprend, en outre, du tréhalose en quantité suffisante pour permettre le maintien au cours du temps de l'immunogénicité de l'antigène constitué par le conjugué polysaccharidique.
Le tréhalose ou α-D-glucopyranosyl α-D-glucopyranoside est un disaccharide connu pour son action protectrice des protéines lorsqu'elles sont soumises à des températures élevées, notamment lors d'opérations de séchage ou lyophilisation. Selon l'enseignement du document US 4 891 319 son action protectrice pourrait s'expliquer par une substitution des molécules d'eau par des molécules de tréhalose, les 2 composés comportant des fonctions OH.
Le tréhalose est également connu dans l'art antérieur comme protecteur de cellules.
De façon surprenante et sans que cela puisse se déduire des propriétés connues du tréhalose, il a maintenant été trouvé que ce composé permettait de conserver l'immunogénicité de compositions vaccinales, même dans le cas où celles-ci ne seraient pas soumises à une élévation de la température ou à un procédé de séchage.
Par contre, d'autres sucres testés connus pour avoir des propriétés proches du tréhalose, notamment le lactose, n'ont pas conduit à des résultats satisfaisants.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, on a remarqué qu'une quantité de tréhalose comprise entre 3 et 12 %, et de préférence 5, était satisfaisante pour résoudre le problème de stabilité de la composition vaccinale. A cette concentration, aucune réaction de toxicité n'a été relevée.
Le tréhalose convenant aux fins de l'invention doit être un tréhalose de qualité pharmaceutique, sans qu'il soit cependant nécessaire qu'il présente un degré de pureté absolue. Le tréhalose fourni par la Société SIGMA sous la référence T9531 convient parfaitement bien.
L'addition du tréhalose peut être effectuée au début du procédé de fabrication ; il peut également être ajouté dans la formulation à la fin du procédé, seul ou en mélange avec les autres excipients.
Les exemples qui suivent illustrent plus particulièrement un mode de réalisation de l'invention.
Exemple 1
On prépare 3 compositions vaccinales différentes en procédant de la manière suivante : a- Fabrication de 4 solutions stock d'excipients
• solution de Tris Hydroxyl Amino Méthane 50 mM- saccharose 42.5 % Composition pour 1 litre:
6.06 g Tris Hydroxyl Amino Méthane. 425 g saccharose Eau PPI q.s.p.. 1 litre
• Solution de tréhalose à 20% Composition pour 400 ml Tréhalose: 80 g
Eau PPI q.s.p.. 400 ml
PH=7 +0.1 après ajustement avec une solution de soude 2.5N
• Solution de chlorure de sodium 2M Composition pour 1 litre
Chlorure de sodium: 117 g Eau PPI q.s.p.. 1 litre
• Solution de Tris Hydroxyl Amino Méthane 50 mM Composition pour 1 litre
Tris Hydroxyl Amino Méthane: 6.06 g HCI 5N: 8.54 ml Eau PPI q.s.p.. 1 litre
b- Fabrication de 3 solutions d'excipients (A,B,C) à partir des 4 solutions stocks précédentes. Les volumes des solutions stocks utilisés sont indiqués dans le tableau ci dessous:
Figure imgf000007_0001
c- Chaque solution d'excipient est stérilisée par filtration sur un filtre Millipack 60 de 0.22μm de seuil de coupure
d- Pour obtenir chacune des compositions vaccinales, on ajoute dans un flacon
Schott de 500 ml stérilisé par autoclave, dans l'ordre : 290 ml de chacune des solutions d'excipients préparées puis 29.6 ml d'une composition contenant du PRP-T et du saccharose. Les flacons sont placés sous agitation 5 minutes à température ambiante puis 2 heures à 4°C. e- Chaque composition est répartie dans des flacons peni en verre qui sont maintenus 6 mois à 25°C.
La composition finale de chaque formulation est résumée dans le tableau suivant :
Figure imgf000008_0001
Exemple 2
On dispose de 5 lots de 8 souris femelles OF 1 , d'un poids de 22 à 24 grammes. Les souris sont réparties par lots de 8. Chaque lot est utilisé pour tester une des compositions vaccinales A, B, ou C obtenues selon l'exemple 1 , une composition vaccinale servant de témoin négatif (comprenant uniquement du PRP non conjugué) ainsi qu'une composition vaccinale servant de témoin positif qui est constituée du vaccin Act-Hib™ commercialisé par la Société PASTEUR MERIEUX Sérums et Vaccins.
On administre à chaque souris, par voie sous-cutanée, 0,5 ml de la composition vaccinale à tester correspondant à 2,5 μg de polyoside. Chaque souris reçoit une injection à J0 et une injection de rappel à J14. Le sérum de chaque souris est prélevé à J0, J14 et J21.
Exemple 3
Les sérums prélevés sont titrés par Radio Immuno-Assay. Les résultats obtenus sont exploités de la manière suivante :
• La moyenne géométrique est calculée à partir du titre des 8 sera. • Le % de souris répondeuses (sérum ayant un titre >0.5) est déterminé.
• La différence des titres obtenue à J14 et J21 est calculée de manière à évaluer l'effet de l'injection de rappel. Le produit est déclaré conforme lorsque les 3 conditions suivantes sont remplies :
• A J21 , au moins 75 % des souris ont un titre >=0.5.
• La différence entre les titres obtenus à J14 et J21 est statistiquement significative.
• La différence de titre entre le produit testé et le témoin positif n'est pas statistiquement significative à J21.
Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant :
Figure imgf000009_0001
Ces résultats montrent que les compositions vaccinales selon l'invention conservent leur immunogénicité après stockage pendant 6 mois à 25°C.
Des tests effectués de la même façon sur des compositions stockées à 37°C, ont montré qu'une composition selon l'invention, comprenant 5 % de tréhalose, conservait son caractère immunogène même après 3 mois de stockage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition vaccinale liquide comprenant au moins un antigène constitué par un polysaccharide lié à une protéine porteuse, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre du tréhalose.
2. Composition vaccinale selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit polysaccharide est le polysaccharide capsulaire de Haemophilus influenzae type b ou Polyribosylribitol Phosphate.
3. Composition vaccinale selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit polysaccharide est un polysaccharide de Pneumocoque.
4. Composition vaccinale selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit polysaccharide est un polysaccharide de méningocoque.
5. Composition vaccinale selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite protéine porteuse est l'anatoxine tétanique.
6. Composition vaccinale selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite protéine porteuse est l'anatoxine diphtérique.
7. Composition vaccinale selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la quantité de tréhalose est comprise entre 3 et 12 % en masse.
8. Compositions vaccinales selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la quantité de tréhalose est d'environ 5 %.
9. Procédé de stabilisation d'une composition vaccinale liquide comprenant au moins un antigène constitué par un polysaccharide lié à une protéine porteuse, caractérisée en ce qu'il consiste à ajouter à la composition vaccinale du tréhalose.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la quantité de tréhalose à ajouter est comprise entre 3 et 12 % en masse.
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